環東海域（下潭尾灣）排洪工程中調蓄池的設計及應用

楊明結

（廈門市市政工程設計院有限公司，福建 廈門 361000）

調蓄池是城市排水系統中一個重要組成部分，對城市排水系統性能和水環境的提升有著顯著的促進作用。海綿城市建設，即采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施。而調蓄池能起到蓄以待滲、蓄以待凈、蓄以待用、蓄以待排的作用，是解決城市涉水問題重要的工程手段之一。調蓄池按功能可分為徑流污染控制調蓄、內澇防治調蓄、雨水利用調蓄等。在項目建設過程中，調蓄池常常設置在排水系統的過渡環節，上承截污管涵系統，下接污水凈化設施，起到對雨水的收集及利用。

1 工程概況

1.1 工程背景

環東海域濱海景觀帶是近年來廈門市設立的重要形象窗口之一，致力于實現城市景觀、生態、旅游、經濟的和諧統一。但根據調查結果，環東海域（下潭尾外灣）呈中度富營養化，且呈現明顯的由灣內向灣外遞減的變化趨勢。現狀海水為劣四海水水質，主要超標污染物為無機氮和活性磷酸鹽。其中無機氮濃度大于0.5 mg/L，活性磷酸鹽大于0.05 mg/L[1-3]。超標污染物的主要來源為降雨沖刷攜帶大量地表污染物匯入河道和內灣而形成的面源污染。

本文針對初期雨水截流系統所需建設的調蓄池展開論述，從區位、規模、工藝、運行等方面分析調蓄池的設計和應用，可為行業相似工程項目提供借鑒指導依據。（圖1）

圖1 調蓄池設計思路圖

1.2 調蓄池總體工藝流程

初期雨水經截流管和截流箱涵收集，通過分流井進入調蓄池格柵間，雨水經初步過濾后進入下層的調蓄池，降雨結束后一段時間通過潛污泵提升至下潭尾再生水廠，經過處理后排放至景觀湖作為補水水源；而中后期雨水通過分流井、截流管以及截流箱涵排入內灣和外灣。

2 工程設計

2.1 匯流區域概況

結合地形、水系對片區的匯水區域進行劃分，并遵循高水高排、低水低排的原則[4,5]，將下潭尾灣區分為4 個排水系統進行排放。如圖2 所示，其中1#排水分區主要收集馬巷鎮區雨水，雨水主要由巷南路、翔安北路、翔安大道等雨水管道收集，最終通過內垵溪匯入下潭尾灣，該片區匯水范圍約500 ha；2#排水分區主要收集亭洋、山亭村及周邊地塊雨水，雨水主要由翔安西路、后亭路等雨水管道收集，最終匯入下潭尾灣，該片區匯水范圍約153 ha；3#排水分區主要收集火炬園區及周邊地塊雨水，雨水主要由翔安北路、翔安西路等雨水管道收集，最終匯入下潭尾灣，該片區匯水范圍約438 ha；4#排水分區主要收集內垵、趙厝、西路村及周邊地塊雨水，雨水主要由翔安西路雨水管道收集，最終匯入下潭尾灣，該片區匯水范圍約38 ha。進一步，四個匯水分區的初期雨水通過雨水管網分別輸送至四座調蓄池（1#～4#），調蓄池平面位置布置在規劃的綠地內。

圖2 匯水流域劃分圖

2.1 調蓄池規模確定

調蓄池規模的確定應考慮旱季和雨季的條件，本次設置4 座調蓄池，均位于廈門市翔安區下潭尾灣。根據GB50014-2021《室外排水設計標準》[6]規定，初期雨水一般控制量在6 mm-8 mm，即可控制60%-80%的污染物。受用地和污水廠處理能力限制，下潭尾灣區建設初雨控制量為4 mm 的初雨調蓄池，則污染物削減率可控制在40%左右。雨后三天內，收集的初期雨水全部通過污水管網系統輸送進入下潭尾再生水廠處理。

2.2 調蓄池主要內容

調蓄池主要包含垃圾清理系統、沖洗水泵系統、排空水泵系統、除臭系統、照明設備用電、智能控制系統、管理房等組成。

2.2.1 垃圾清理系統

調蓄池進水側設有格柵間，用來攔截、清除大顆粒垃圾，從而調蓄池內部設備正常運行。格柵間內進水端側設有附壁式閘門，閘門通常處于常開狀態。格柵機均采用鏈條式回轉格柵除污機。其中格柵機安裝角度70°，格柵外形寬2 m，柵條間隙30 mm，單臺電機功率3 kW。格柵井深和格柵高度根據調蓄池高度調整。

2.2.2 沖洗水泵系統

調蓄池沖洗系統目前比較成熟的工藝主要包括噴射器、門式沖洗系統、真空沖洗系統等。經工藝比選，本次沖洗水泵系統采用噴射器系統。噴射器安裝于調蓄池底部，按照噴射器的輻射范圍在池底進行安裝，如無外部供水源的情況下，需要在調蓄池底板以下噴射器的水泵吸水口處做一個集水坑進進行蓄水。沖洗時，通過水泵吸水再經過混合噴射器的氣液混合，形成高速的氣液混合體，對調蓄池底部進行沖洗。噴射器沖洗還具有攪拌功能以防止顆粒物沉淀，其布置靈活，不受池型約束，可實現點對點無死角的沖洗。

2.2.3 排空水泵系統

調蓄池內雨水達到設計水位后，由潛水泵錯峰抽排至市政污水管網，最終進入再生水廠處理。其中1#調蓄池配有兩臺水泵，一用一備，水泵參數：流量720 m3/h，揚程17 m，功率55 kW；2#調蓄池配有兩臺水泵，一用一備，水泵參數：流量600 m3/h，揚程15 m，功率45 kW；3#調蓄池配有兩臺水泵，一用一備，水泵參數：流量70 m3/h，揚程15 m，功率7.5 kW；4#調蓄池配有兩臺水泵，一用一備，水泵參數：流量180 m3/h，揚程22 m，功率18.5 kW。

2.2.4 除臭系統

調蓄池除臭工藝主要有生物濾池除臭[7]、活性炭除臭、生物土壤法除臭、除臭劑洗滌+生物土壤法除臭等。除臭劑洗滌設備作為應急除臭設備，平常不使用，當臭氣濃度出現異常，氣量增大超出設計范圍時，或出現惡劣天氣時，除臭洗滌塔自動運行進行應急除臭，保證除臭效果，達標排放，一次性投資較生物除臭低。“除臭劑洗滌+生物土壤法除臭法”在處理效果、后期運維管理上效果更好[8-11]，雖然占地面積較大，但置于調蓄池上方綠地就能解決問題，無需新增用地，因此本次除臭工藝采用“除臭劑洗滌+生物土壤法除臭法”，其工藝流程如圖3 所示。需要注意的是土壤濾層使用一段時間后會板結，導致氣體阻力逐漸增大，因此一定時間后需對土壤表層進行翻新，經驗表明翻新時間間隔為三年左右。

圖3 除臭工藝流程圖

2.2.5 照明及自控系統

初雨調蓄池站的管理用房及控制中心采用線形LED 燈。自動化控制系統由現場測控終端和設置在控制室的SCADA 管理系統兩部分組成。調蓄池控制采用集中管理、分散控制模式。每個調蓄池分別設一個PLC 站，在1#調蓄池站設控制中心。

2.3 調蓄池平面布置

圖4 所示為調蓄池平面布置，主要包括配套設備用房和調蓄池主體。其中，配套設備用房內含有高低壓配電間、格柵間、除臭間、值班室、樓梯，建筑占地面積約為300 m2。配套設備用房立面采取人造草皮、水刷石墻面、爬藤等方式作為用房立面的選擇方式，周邊場地結合景觀植物作為視線遮擋與隔離，并起到提升景觀效果的作用。其地面配套設備用房效果圖如圖5 所示。

圖4 調蓄池平面布置

圖5 立面效果：水刷石墻面+爬藤+植物隔離

考慮到有效水深、有效容積和用地限制，確定調蓄池主體尺寸如下：1#調蓄池尺寸：L×B =80×65 m，有效水深3 m；2#調蓄池尺寸：L×B =61×52 m，有效水深5 m；3# 調蓄池尺寸：L×B =26.5×15 m，有效水深3 m；4#調蓄池尺寸：L×B =40×40 m，有效水深3 m。調節池總體平面布置如圖6 所示（以3#調蓄池為例），其中配套設備用房為地上結構，調蓄池主體為地下結構。

圖6 3#調蓄池平面布置

2.4 調蓄池豎向設計

以3#調蓄池為例，豎向高程如圖7 所示，調蓄池主體為地下結構，其進水標高為-0.95 m，地面標高為7.00 m。調蓄池底標高為-3.28 m，頂部標高為2.40 m，頂部覆土4.60 m。底部縱坡為1%，坡向提升泵坑，提升泵出口標高為4.80 m。設計水面標高為-0.15 m，則設計水深為3.13 m。此外，配套設備用房為地上結構，層高為4.40 m。

圖7 3#調蓄池高程

3 結論

初雨調蓄池是解決城市內澇、水資源短缺、水環境惡化的重要工程手段。調蓄池在雨季時蓄水，減輕排水壓力和水環境污染，旱季時經水質凈化后排水作為城市水系統重要的補水來源。本文結合環東海域（下潭尾灣）建設的4 座初雨調蓄池，介紹其相關設計和運行方式，為相關行業提供重要的參考依據，對類似工程的建設具有指導意義。